Java中Collections.binarySearch使用方法

Collections.binarySearch()用于在排序列表中高效查找目标值，时间复杂度为O(log n)，使用前必须确保列表已排序，否则结果不可预测；该方法有两个重载版本，分别适用于实现Comparable接口的元素和自定义Comparator比较规则的情况，查找成功返回索引，失败返回-(插入点)-1，可用于优化大型有序数据的搜索性能。

二分查找，简单来说，就是在排序好的列表中快速找到目标值的位置。Java 的

Collections.binarySearch()

Collections.binarySearch() 方法的使用其实挺直接的，但有些细节要注意，不然可能会踩坑。

如何正确使用 Collections.binarySearch()

Collections.binarySearch()

1. binarySearch(List> list, T key)

   ：这个方法用于查找实现了

   Comparable

   接口的元素列表。也就是说，列表中的元素本身就应该知道如何比较大小。

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2. binarySearch(List list, T key, Comparator c)

   ：这个方法更灵活，你可以传入一个

   Comparator

   对象来定义元素之间的比较规则。这在你需要按照非自然顺序比较元素时非常有用。

使用示例（Comparable 接口）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class BinarySearchExample {

    public static void main(String[] args) {
        List numbers = new ArrayList<>();
        numbers.add(2);
        numbers.add(5);
        numbers.add(8);
        numbers.add(11);
        numbers.add(12);

        int index = Collections.binarySearch(numbers, 11);
        System.out.println("Index of 11: " + index); // Output: Index of 11: 3

        int notFoundIndex = Collections.binarySearch(numbers, 7);
        System.out.println("Index of 7: " + notFoundIndex); // Output: Index of 7: -3
    }
}

使用示例（Comparator 接口）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class BinarySearchExample {

    public static void main(String[] args) {
        List names = new ArrayList<>();
        names.add("Alice");
        names.add("Bob");
        names.add("Charlie");
        names.add("David");

        // 按照字符串长度排序
        Comparator lengthComparator = Comparator.comparingInt(String::length);
        Collections.sort(names, lengthComparator); // 先排序

        int index = Collections.binarySearch(names, "Bob", lengthComparator);
        System.out.println("Index of Bob: " + index);

    }
}

返回值：

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• 如果找到目标值，返回其在列表中的索引。
• 如果没找到，返回

  -(insertion point) - 1

  。这个 insertion point 是指如果目标值应该插入到列表中的哪个位置才能保持排序。这个返回值有点反直觉，但它能告诉你如果目标值存在，它应该在哪里。

为什么一定要先排序？

二分查找的核心前提是列表必须是排序好的。如果列表没有排序，

binarySearch()

性能怎么样？时间复杂度是多少？

Collections.binarySearch()

如果列表中有重复元素怎么办？

如果列表中有重复的元素，

binarySearch()

Collections.binarySearch() 和数组的 Arrays.binarySearch() 有什么区别？

Collections.binarySearch()

List

ArrayList

LinkedList

Arrays.binarySearch()

实际应用场景有哪些？

• 搜索排序好的数据： 在数据库索引、字典查找等场景中，二分查找可以快速定位到目标数据。
• 算法题： 很多算法题都涉及到在排序数组中查找元素，

  binarySearch()

  可以作为一个方便的工具。
• 优化查找性能： 当你需要频繁在一个大型排序列表中查找元素时，使用二分查找可以显著提高性能。

如何处理可能出现的异常？

Collections.binarySearch()

Comparator

Comparator

除了 Collections.binarySearch() 还有其他选择吗？

当然，你可以自己实现二分查找算法。但

Collections.binarySearch()

总的来说，

Collections.binarySearch()